基于有限元软件ABAQUS的过盈接触分析.doc

在现代机械设计与工程分析中，过盈配合是一种常见的连接方式，尤其在轴和轴毂等关键零件的连接中应用广泛。本文介绍了如何使用有限元分析软件ABAQUS进行过盈配合的分析。过盈配合指的是两个需要连接的机械零件之间存在一定的过盈量，通过压力将它们紧密地装配在一起。这种配合方式可以提供较高的连接强度和抗扭能力。然而，过盈配合也会引起零件之间的接触应力和变形，需要通过精确的计算和分析以确保装配的质量和零件的使用寿命。 在进行有限元分析时，首先要确定模型的材料属性。本例中，轴和轴毂的材料均为钢，其弹性模量为2.06E11Pa，泊松比为0.3，摩擦系数为0.2。在ABAQUS中，需要将这些材料属性定义到相应的部件上。接下来，利用ABAQUS/CAE建立模型，轴和轴毂的部件需要按照实际尺寸和形状建立。轴部件端部需要切割出一定角度的倒角，以模拟实际的加工条件。 模型建立完成后，需要进行装配，设定轴与轴毂之间的相对位置关系。在装配过程中，考虑到过盈配合的特点，应当设置接触属性来模拟轴与轴毂之间的接触行为。由于过盈配合在装配过程中会产生大变形，因此分析步中需要开启几何非线性（Nlgeom）选项。此外，本例采用了轴对称模型进行分析，以提高计算效率。 在分析步的设定中，本文建议分两步进行：第一步建立接触关系，第二步完成过盈装配。由于接触面间存在相对滑动，采用了有限滑移（Finite sliding）的接触算法。在边界条件的定义上，本文详细介绍了如何设置位移和旋转约束以模拟轴的压入过程。在网格划分阶段，轴与轴毂的网格划分要保持一致，并且要保证网格的质量。 分析完成后，通过可视化模块观察Mises应力图、接触面积变化曲线以及节点的场变量输出。从结果可以看出，轴压入轴毂过程中，应力主要集中在轴端和轴与轴毂接触的位置。通过对比分析步中接触面积的变化，可以验证模型与实际的符合程度。场变量输出显示了装配过程中最大应力的位置和大小，为分析零件的安全性提供了依据。 综合分析结果，文章总结了通过ABAQUS进行过盈接触分析的有效性，并指出了模型验证的重要性。通过对轴和轴毂在过盈配合过程中的应力应变状况的分析，可以预测和避免实际工作中可能出现的机械问题，为产品的设计和改进提供有力的数据支持。